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什么是粒子自旋?它和电子或者任何旋转都没有关系。在经典力学中,它可以与什么概念相比较?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-27 08:40:29

自旋是与空间方向相关的量子力学自由度,就像电荷是与时间方向相关的自由度。这意味着自旋可以用一个指向空间某个方向的箭头来表示。这就是偶极子。由于自旋和电荷量子自由度是四维时空的结果,相应地就有两种自旋态和两种电荷态。这就是量子自旋的必要性的来源。我已经在我关于Dirac方程的讨论中更详细地讨论了这个问题,它是电子的相对论性波动方程:Mark John Fernee对量子力学中自旋是什么的回答?

在本质上,自旋可以被认为是一个指向空间中某个方向的箭头,它具有磁偶极子的形式。作为一个量子自由度,它只有两个状态,通常称为上下。然而,这种上下状态是与某些测量仪器有关的。如果仪器不是朝向自旋方向,那么自旋可以被认为是在两个测量结果的叠加中,给出概率而不是确定的结果。

自旋没有经典的类比。它是由费米子的量子力学在三维空间中产生的内部自由度。这就是为什么自旋在空间中有方向的特性。

自旋与磁偶极子相对应的事实也是狭义相对论的结果。我们已经知道,经典地说,电场和磁场是同一场,它的观测取决于观察者的相对运动。因此,电荷和自旋自由度的联合出现,从相对论的电子点,自旋自然是一个磁性的性质,因为它代表了一个带电粒子的空间方向。

从经典的角度来看,这可能不容易理解,但从量子的角度来看,这绝对是一个惊人的结果。到了某个时候,经典的视角对理解物理现象就不再有用了。实际上,量子物理学就像力一样。一旦卢克·天行者放弃了他的传统偏见,决定使用原力,一切就都烟消云散了。
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